เหตุใด WLAN จึงใช้การหลีกเลี่ยงการชนและไม่ใช่การตรวจจับการชน

18

ฉันกำลังค้นหาคำตอบนี้สักพักแล้ว เหตุใดจึงมี CSMA / CD ใน LAN แต่เป็น CSMA / CA ใน WLAN

คำอธิบายที่ดีที่สุดที่ฉันสามารถหาได้คือ "เนื่องจากอัตราส่วนที่สูงที่สุดในการส่งและรับพลังงานมันเป็นไปไม่ได้เลยที่จะส่งข้อมูลในช่องทางเดียวกันดังนั้นจึงใช้การหลีกเลี่ยงการชนกัน" ไม่สามารถรับความหมาย แม้ว่าคุณจะใช้แชนเนลที่แยกกันสองช่องสำหรับส่งและรับ CSMA จะถูกใช้เพื่อตัดสินใจว่าโหนดใดที่จะใช้แชนเนลดังนั้นจึงไม่มีประเด็นในการวาง CD แทนที่ CA ดังนั้นคำอธิบายนี้ก็ดูเหมือนจะไม่เหมาะสม

เหตุผลเดียวที่ฉันคิดได้ก็คือถ้าจำนวนโหนดต่ำดังนั้นโอกาสในการชนจึงน้อยเราควรใช้ซีดีหากโอกาสในการชนสูงเราควรใช้ CA แต่จำนวนผู้ใช้ไม่แตกต่างกันระหว่าง LAN และ WLAN
หากมีคนสามารถอธิบายได้

wireless protocol-theory

— vish213
แหล่งที่มา

csma / cd ไม่สามารถใช้ใน WLA ได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากอัตราความผิดพลาดสูงมากใน WLAN และการอนุญาตการชนจะทำให้ปริมาณงานลดลงอย่างมาก อ้างอิง; AD Hoc Wireless Network, C.Siva Ram Murthy

— user63044

19

ในสภาพแวดล้อม Ethernet แบบมีสาย CSMA / CD คุณสามารถตรวจจับการชนกันได้เนื่องจากมีคู่ TX และ RX แยกกัน (โดยใช้ตัวอย่าง 10BaseT) ถ้า half-duplex 10BaseT NIC ส่งเฟรมบนคู่ TX แต่เห็นว่าเฟรมนั้นเสียหายบนคู่ RX นั้น NIC ตรวจพบการชนกัน

อย่างไรก็ตามด้วยอุปกรณ์ไร้สาย 802.11 ไม่มี "ตัวนำ" เสาอากาศซึ่งไม่ได้รับและส่งพร้อมกัน เมื่ออุปกรณ์ 802.11 กำลังส่งสัญญาณจะไม่สามารถรับฟังสัญญาณอื่นที่ส่งในเวลาเดียวกันบนความถี่เดียวกันได้ เหตุผลนี้เป็นเพราะความแรงของสัญญาณ RF ลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อส่งสัญญาณ

แม้ว่าเราจะสร้างอุปกรณ์ WiFi จินตภาพที่สามารถรับและส่งพร้อมกัน แต่จะสามารถได้ยินเสียงการชนท้ายน้ำหากอุปกรณ์อื่นกำลังใช้กำลังเอาต์พุตที่สูงกว่ามาก (พลังงานดิบหรือผ่านการโต้ตอบ / แอ็คทีฟ / บางประเภท) . โดยปกติสัญญาณ TX ของตัวเองจะแรงเกินไปและ "จม" สัญญาณที่ได้รับอื่น ๆ

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีกระบวนการอื่นทำให้ต้องใช้ CSMA / CA

— YLearn
แหล่งที่มา

1

10base-2 และ 10base-5 (จากยุคแรก ๆ ของอีเธอร์เน็ต) ไม่มีคู่ TX และ RX แม้จะใช้ 10 / 100base-T ฮับที่เชื่อมต่อมากกว่าสองจุดปลายจะต้องเพิ่มมากกว่าหนึ่ง TX สำหรับ RX ของพอร์ตทั้งหมด ความจริงง่ายๆคือไร้สายไม่สามารถตรวจจับการชนได้อย่างน่าเชื่อถือเพราะวิทยุทั้งหมดไม่สามารถฟังซึ่งกันและกันได้อย่างน่าเชื่อถือ

— Ricky Beam

โพสต์ต้นฉบับของฉันไม่ได้พูดถึงคู่ TX และ RX เพราะเครือข่ายรถบัสฉันเพียงแค่ปล่อยให้มันเป็นตัวนำ TX และ RX เครือข่ายบัสมีอยู่โดยทั่วไปทำให้อุปกรณ์ทั้งหมดอยู่ในวงจรเดียว ความจริงง่ายๆคือไร้สายไม่สามารถตรวจพบการชนกันเพราะไม่สามารถทำได้

— YLearn

18

การหลีกเลี่ยงนั้นใช้สำหรับข้อเท็จจริงง่ายๆที่ว่าวิทยุทุกตัว ("ลูกค้า") ไม่จำเป็นต้องอยู่ในระยะของกันและกัน ดังนั้นหากไม่มีผู้ประสานงาน AP ที่สามารถพูดคุยได้วิทยุที่อยู่ห่างไกลอาจก้าวเข้าหากันเพราะพวกเขาไม่ทราบว่ากำลังส่งสัญญาณอยู่

— Ricky Beam
แหล่งที่มา

4

นี่คือคำตอบที่ถูกต้อง เพื่อให้ไคลเอนต์ไร้สายสามารถสื่อสารได้ต้องเห็น AP เท่านั้นไม่จำเป็นต้องมีไคลเอ็นต์อื่น ๆ ดังนั้นหากลูกค้าสองคนที่อยู่ห่างจากกันเริ่มพูดคุยพวกเขาจะติดขัดซึ่งกันและกันส่งสัญญาณที่ AP แม้ว่าพวกเขาจะไม่ได้ยินซึ่งกันและกัน โดยทั่วไป CSMA / CD ทำงานในโดเมนออกอากาศ ในเครือข่ายไร้สายโดเมนการออกอากาศจะไม่ทับซ้อนกับอุปกรณ์ทางกายภาพทั้งหมด (คิดว่าเป็นไดอะแกรมเวนน์การทับซ้อนใด ๆ จะรบกวนโดเมนอื่นทั้งหมด)

— JelmerS

1

@JelmerS ขอโทษนี่เป็นคำตอบที่สอง ในขณะที่เป็นจริงมันไม่สามารถใช้ได้เสมอ เหตุผลที่แท้จริงคือแม้ว่าอุปกรณ์ไร้สายได้รับการออกแบบให้ RX ในขณะที่เป็น TX แต่จะไม่สามารถตรวจจับการชนได้เนื่องจากเป็น TX จะไกลกว่าสัญญาณอื่น ๆ ที่ได้ยิน (ตาม EIRP เดียวกัน) และ "mask" มันเป็นความสามารถของ RX ที่สัญญาณอื่น ในแง่การปฏิบัติอุปกรณ์ไร้สายไม่สามารถทั้ง TX และ RX ได้ในเวลาเดียวกัน

— YLearn

ไม่นั่นเป็นวิธีการพูดที่แตกต่างออกไป ในขณะที่วิทยุสามารถ (และไม่) รับขณะกำลังส่งสัญญาณ แต่จะทำงานเฉพาะกับผู้ส่งนั้น (โดยการลบ TX จาก RX สิ่งที่โมเด็มอะนาล็อกทุกตัวทำมานานกว่า 20 ปี) ทุกคนจะได้ยินเสียงขยะหรือเครื่องส่งสัญญาณที่ทรงพลังกว่า

— Ricky Beam

1

@RickyBeam การเปรียบเทียบเทคโนโลยีไร้สายกับเทคโนโลยีแบบมีสายเป็นสิ่งที่เข้าใจผิด RF ส่วนใหญ่เป็นฮาล์ฟดูเพล็กซ์ มันถูกออกแบบมาเป็นฮาล์ฟดูเพล็กซ์เพราะมันราคาถูกกว่า / ง่ายกว่าในการทำเช่นนั้นและฟูลดูเพล็กซ์บนความถี่เดียวกันนั้นไม่สามารถใช้งานได้จริง โทรศัพท์มือถือทำงานโดยใช้คู่ความถี่หนึ่งสำหรับ TX และอีกหนึ่งสำหรับ RX RF อื่น ๆ ส่วนใหญ่เป็นฮาล์ฟดูเพล็กซ์ พลเมืองวงคลื่นสั้นเอฟเอ็ม AM วิทยุตำรวจ / ไฟจำนวนมากแอปพลิเคชันทางทหารและอื่น ๆ อีกมากมาย

— YLearn

เมื่ออ่านอีกครั้งฉันควรทราบว่า CSMA / CA ถูกนำไปใช้อย่างอิสระจากกลไกใด ๆ ที่ AP ใช้เพื่อจัดการ "ผู้ที่สามารถพูดได้" นี่คือสาเหตุที่ปัญหาเช่นปัญหาของโหนดที่ซ่อนอยู่สามารถต้องการการนำ RTS / CTS ไปใช้นอกเหนือจาก CSMA / CA

— YLearn

4

แก้ไข (ขึ้นอยู่กับการแก้ไขของ Ricky):

ด้านล่างนี้เป็นข้อความที่ตัดตอนมาจาก http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/Linux.Wireless.mac.html

CSMA / CA มาจาก CSMA / CD (การตรวจสอบการชน) ซึ่งเป็นฐานของอีเธอร์เน็ต ข้อแตกต่างที่สำคัญคือการหลีกเลี่ยงการชนกัน: บนสายตัวรับส่งสัญญาณมีความสามารถในการฟังในขณะที่ส่งสัญญาณและเพื่อตรวจจับการชน (ด้วยสายสัญญาณการส่งสัญญาณทั้งหมดมีความแรงประมาณเดียวกัน แต่ถึงแม้ว่าโหนดวิทยุสามารถฟังในช่องในขณะที่ส่งสัญญาณความแรงของการส่งสัญญาณของตัวเองจะปกปิดสัญญาณอื่น ๆ ทั้งหมดในอากาศ ดังนั้นโปรโตคอลจึงไม่สามารถตรวจจับการชนโดยตรงเช่นเดียวกับ Ethernet และพยายามหลีกเลี่ยงเท่านั้น

ลิงก์ด้านล่างนี้อ่านได้ดีบน CSMA / CA และอธิบายวิธีการทำงานของ CSMA / CA:

http://www2.cs.uidaho.edu/~oman/SC&CI/CSMA-CA-collisions_Bonaventure.pdf

— jrnetclueless
แหล่งที่มา

1

เชิงลบ CSMA / CD ไม่จำเป็นต้องใช้ tx / rx พร้อมกัน มันถูกออกแบบมานานก่อนอีเทอร์เน็ต full-duplex เคยมีอยู่

— Ricky Beam

ขอบคุณสำหรับการจับ @RickyBeam คุณช่วยอธิบายด้วยว่าทำไมสถานีกลับจากการส่งสัญญาณถ้ามันไม่สามารถตรวจจับสถานีในเวลาเดียวกันกับการส่งสัญญาณได้?

— vish213

ฉันมักจะเห็นด้วยกับ Ricky แต่ CSMA / CD สามารถตรวจสอบ RX และในกระบวนการ TX ไม่ได้เกี่ยวกับการดำเนินการ full-duplex มันขึ้นอยู่กับการแยกตัวนำ TX และ RX และตรวจพบการชนกันของอุปกรณ์เมื่ออุปกรณ์กำลังส่งสัญญาณใน TX ในขณะที่รับสัญญาณบน RX ในขณะที่วิทยุ "ทำได้" ในทางทฤษฎี TX และ RX ในเวลาเดียวกันมันเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ ... ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมในแง่พื้นฐานจึงเป็นไปไม่ได้สำหรับอุปกรณ์ไร้สายไปยัง TX และ RX ในเวลาเดียวกัน

— YLearn

@YLearn นั่นไม่ใช่สิ่งที่เขาพูด และคุณกำลังอ่านทุกอย่างราวกับว่า twisted pair (หรือ optical) เป็นสื่อเท่านั้น CSMA / CD ได้รับการออกแบบในยุคของ 10base-2 - การชักชวนสายเคเบิล ตรวจพบการชนโดยการตรวจสอบปัจจุบันในฮาร์ดแวร์ก่อน ฮาร์ดแวร์ขั้นสูงในภายหลัง (ขั้นสูงขึ้นไป) ลบ TX จากบรรทัดเพื่อฟังสัญญาณอื่น ๆ แต่นั่นก็ยังไม่ "ส่งและรับข้อมูลในเวลาเดียวกัน"

— Ricky Beam

@RickyBeam เครือข่ายบัสนั้นเป็นเครือข่ายที่อุปกรณ์ทั้งหมดมีส่วนร่วมในวงจรเดียว ใช้หลักการเดียวกัน สำหรับความคิดเห็นของคุณเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้าใช่ในฮาร์ดแวร์ตัวแรกถ้ามีกระแสมีสัญญาณ ฉันไม่เคยบอกว่ามันสามารถใช้สัญญาณบน RX ได้จริง ๆ แต่เมื่อได้รับสัญญาณดังกล่าวในขณะที่ TX ได้รับอนุญาตให้ตรวจจับการชนกัน

— YLearn

0

ในการสูญเสียสัญญาณบัสแบบมีสายมีขนาดค่อนข้างเล็กและดังนั้นจึงค่อนข้างง่ายต่อการตรวจสอบการชน IIRC coax ethernet ทำโดยดูที่ระดับ DC ในบรรทัด แต่มันก็เป็นไปได้ที่จะทำได้โดยการเปรียบเทียบสัญญาณบนรถบัสกับสัญญาณที่คุณพยายามส่ง

นั่นไม่ได้ใช้งานกับวิทยุ การสูญเสียสัญญาณระหว่างตัวส่งและตัวรับมีค่าสูงมากอย่างน้อยหนึ่งสิบ DB ในหน้าของสัญญาณขาออกที่แรงจะไม่สามารถตรวจจับสัญญาณขาเข้าซึ่งทำงานในสเปกตรัมความถี่เดียวกันและอ่อนแอลงอย่างมาก นี่เป็นกฎสำหรับการตรวจหาการชนกันของข้อมูลเป็นแนวทางสำหรับระบบไร้สาย

PS Twisted pair และ Fiber Ethenet ใช้ช่องสัญญาณข้อมูลแยกต่างหากสำหรับแต่ละทิศทางดังนั้นจึงไม่มีการชนกันบนสาย ตรวจพบ "การชนกันของข้อมูล" เพียงแค่ตรวจจับกิจกรรมบนทั้งสองช่องสัญญาณในครั้งเดียว

— ปีเตอร์กรีน
แหล่งที่มา